[发明专利]太阳能3D打印建造车

说明书

本申请提供了一种太阳能3D打印建造车，包括加热系统、供料系统、3D打印系统；所述加热系统和供料系统连接，通过支架固定在建造车后部；利用两层聚光板将太阳光聚集，通过光导管让光束集中到加热器的吸热面；供料系统料斗与加热器连接，控制砂砾均匀进入加热器，将砂砾融化成液态，通过齿轮泵将液态沙挤入喷头；3D打印系统由电机驱动控制喷头进行打印建造。本发明设计的3D打印建造小车通过太阳能加热砂砾进行打印，适用于火星等极端外太空条件下的建筑物建造，并以砂砾为原料就地取材，减少太空运输成本。

技术领域

本发明涉及增材建造领域，提供一种可利用太阳光融化砂砾进行建筑物建造的3D打印建造车。

背景技术

由于在火星等外太空环境建筑物建造十分不便，且建材运输困难、成本高，能源补给困难。但同时由于火星大气稀薄，其地表可获得足够的太阳光强度，以砂砾为原料获取简单且原材料充足。现有的3D打印建造方式无法适应火星这种缺少建筑材料的环境，且需要较大的外部能源驱动。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明提供一种太阳能3D打印建造车，该太阳能3D打印建造车能利用太阳光加热融化砂砾，并以融化的砂砾为原料采用3D打印的方式进行房屋建造。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案有：包括两层太阳光聚光板、太阳光导管、加热器、防溢出装置、齿轮泵、物料导管、喷嘴、建造车主体；所述太阳光聚光板和加热器固定在建造车后部，并通过太阳光导管将聚集后的矩形光束导射到太阳能吸热板上；所述防溢出装置设置在加热器出口，用来过滤没有融化的砂砾；所述齿轮泵与加热器相连，将融化后的砂砾通过物料导管挤入到喷嘴。

进一步，太阳光聚光板设计为上下两层结构；上层聚光板上表面由一系列矩形聚光凹槽组成，矩形聚光凹槽为纵向布置，凹槽上表面为弧形结构，下表面为平面结构，聚光板中心部位为椭圆形弧线，通过光的折射原理将太阳光聚集到下层聚光板上；下层聚光板结构和上层太阳能聚光板设计相同，但矩形聚光凹槽为横向布置，接受到来自上层聚光板聚集后的太阳光束，再次强化聚焦，两次聚集获得能量更集中的太阳光束，以达到加热融化砂砾的温度要求。

进一步，太阳光导管内表面有镜面反射涂层，可有效将聚集后的矩形太阳光束导射到加热器上。

进一步，加热器外表面有吸热涂层，能有效吸收太阳光的热量，内部设有夹层，能有效保证原料受热均匀。

进一步，在加热器出口处设有滤网，可以阻挡较粗的砂砾，防止刚开始进料时加热器下部砂砾沉积过多发生堵塞。

进一步，在加热器出口处设有防溢出装置，在设备工作之前该装置处于倾斜状态；该装置通过内侧铰链和滑动装置相连，同时装置底部靠近铰链处设有凹槽，当设备开始进料时，会有一部分原料落入凹槽内沉积，导致内侧重力大于外侧，此时滑轨会下滑，同时通过铰链与滑轨相连的防溢出装置会迅速摆正；在装置底部凹槽下方设有受力杆，通过细绳和支撑杆相连，同时支撑杆末端还有一细绳和防溢出装置底部末端相连，当装置摆正时同时受到滑轨和铰链的作用力、中部牵引绳向上的拉力、末端牵引绳向下的拉力的共同作用，形成一个稳定的受力结构；防溢出装置外部挡板高度高于出口处挡板高度，固体物质无法从外侧溢出，当加热到一定程度后，砂砾完全融化成流体状态，此时由于持续进料，内测的压强大于外侧压强，液态的砂砾才能从防溢出装置外侧溢出；当设备停止进料时，外侧的重力大于内侧，牵引绳会变成松弛状态，此时滑轨向上滑动，防溢出装置会向下倾斜其底部会靠在支撑杆的上端，同时由于支撑杆的支撑作用使得装置只能倾斜一定的角度；防溢出装置外部挡板上部装有铰链，铰链固定在装置侧壁上，当装置倾斜时挡板由于自身重力作用以及铰链的连接会保持竖直状态，此时外部挡板和底部挡板直接会形成一定的空隙，剩余的砂砾会从空隙处流出，将装置内砂砾清空，防止长时间未使用导致砂砾凝固造成装置堵塞。

进一步，加热器下方设有齿轮泵，能将融化后的液体通过物料导管挤入喷嘴，保证打印原料供应充分。